工科院校分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)淺談

周麗　劉中美　崔文璟　周哲敏

摘要：分子生物學(xué)技術(shù)已發(fā)展成為生命科學(xué)領(lǐng)域的重要研究方法和手段，學(xué)習(xí)和掌握這門技術(shù)對于學(xué)生的本科學(xué)習(xí)和未來從事科研和生產(chǎn)工作都具有重要意義。本文結(jié)合工科院校人才培養(yǎng)的特點(diǎn)，從教學(xué)組織方式、講授方式、考核機(jī)制等方面淺談對工科學(xué)校分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)；工科院校；教學(xué)

中圖分類號：G642.41 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）07-0189-02

分子生物學(xué)是研究核酸、蛋白質(zhì)等所有大分子的形態(tài)、結(jié)構(gòu)特征及其重要性、規(guī)律性和相互關(guān)系的科學(xué)。隨著分子生物學(xué)新理論和技術(shù)的大量出現(xiàn)，其應(yīng)用已滲透到生命科學(xué)的各個領(lǐng)域，不再是神秘、難以操作的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，而成為生命科學(xué)相關(guān)教學(xué)和科研過程中的一項(xiàng)基礎(chǔ)技術(shù)。例如，許多本科課程教學(xué)中以及畢業(yè)論文實(shí)驗(yàn)過程中都涉及分子生物學(xué)技術(shù)，同時，工業(yè)上進(jìn)行菌株選育工作，也多采用了分子生物學(xué)技術(shù)，并已形成了一種發(fā)展趨勢。因此，開設(shè)本科分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課程，讓學(xué)生掌握基礎(chǔ)分子生物學(xué)操作，培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決實(shí)際問題的能力，可促使學(xué)生在畢業(yè)論文環(huán)節(jié)快速開展實(shí)驗(yàn)并獲得結(jié)果，對于完成本科階段學(xué)習(xí)具有重要作用，也為學(xué)生在畢業(yè)后快速投入和開展有關(guān)的科研和實(shí)際生產(chǎn)工作打下堅實(shí)的基礎(chǔ)。

工科院校的培養(yǎng)目標(biāo)就是為社會和工程應(yīng)用培養(yǎng)工程師，培養(yǎng)具有堅實(shí)的基礎(chǔ)知識和較強(qiáng)應(yīng)用能力的人才。針對這一培養(yǎng)目標(biāo)并結(jié)合發(fā)酵工程學(xué)科專業(yè)特色，在實(shí)際教學(xué)中不但要讓學(xué)生充分理解實(shí)驗(yàn)的原理，對其實(shí)驗(yàn)操作的技術(shù)能力也提出較高的要求，同時還需要培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際應(yīng)用問題的能力，以應(yīng)用于未來科研和生產(chǎn)工作中。本文結(jié)合實(shí)際教學(xué)經(jīng)歷，淺談對工科學(xué)校分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)課教學(xué)改革的探索。

一、改進(jìn)教學(xué)組織方式，提高教學(xué)效率

（一）培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)能力，提高課堂效率

在以往的實(shí)驗(yàn)課上，學(xué)生等、靠、要的思想嚴(yán)重泛濫，一切都等著老師傳授，一旦離開老師就不知所措，不能形成良好的自學(xué)能力。針對這一問題，并根據(jù)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)，我們將實(shí)驗(yàn)集中安排在一段時間內(nèi)完成。制定了詳細(xì)的時間表，并注明每天實(shí)驗(yàn)的操作內(nèi)容，讓學(xué)生充分了解每節(jié)課要進(jìn)行的內(nèi)容，形成連貫的思路。同時，將詳細(xì)的講義提前發(fā)給學(xué)生，督促學(xué)生進(jìn)行充分的預(yù)習(xí)，查閱有關(guān)文獻(xiàn)資料，了解最新研究進(jìn)展。在課堂上通過提問和分析式的講解讓學(xué)生理解每步操作的原理和目的。這樣可激發(fā)學(xué)生的研究興趣，不僅知道應(yīng)該怎樣去操作實(shí)驗(yàn)，還可以達(dá)到知其所以然的目的。對于不理解的知識，也可以在課堂上詢問老師，問題的解決可以激發(fā)學(xué)生的興趣，變被動學(xué)習(xí)為主動學(xué)習(xí)，形成良性循環(huán)，這不僅可提高課堂效率，還有助于培養(yǎng)學(xué)生形成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣。在課程完成后，有興趣的同學(xué)還可在課余時間加入研究室的課題研究中，鞏固實(shí)驗(yàn)操作能力，讓抽象的理論變?yōu)榭梢姷氖挛?，培養(yǎng)學(xué)生的科研精神，豐富學(xué)生的課余生活，尤其是對于參加各種本科生科技競賽活動的同學(xué)有極大的幫助，同時也可輔助研究生的研究，減輕研究生的工作負(fù)擔(dān)。

（二）對必要操作進(jìn)行演示

由于多數(shù)同學(xué)完全沒有接觸過分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)的操作步驟又較為煩瑣，難免操作失誤，使后續(xù)實(shí)驗(yàn)受阻。而上課的時間有限，幾乎沒有重復(fù)操作的可能性。因此，需要對必要的操作步驟進(jìn)行演示，讓學(xué)生由抽象的想象轉(zhuǎn)變?yōu)榫唧w認(rèn)識，減少了學(xué)生實(shí)驗(yàn)操作出錯的概率。

（三）盡量增加每位同學(xué)的操作機(jī)會

由于分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)試劑通常較昂貴，以往實(shí)驗(yàn)常以小組為單位進(jìn)行，不能充分鍛煉學(xué)生的動手能力，也為那些有偷懶思想的同學(xué)提供了置身于實(shí)驗(yàn)之外的機(jī)會。我們在實(shí)驗(yàn)條件容許的情況下，盡量增加每個同學(xué)的動手機(jī)會，將以小組為單位進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)改為每人一次的實(shí)驗(yàn)。例如，讓每個同學(xué)都進(jìn)行PCR操作，并親自將自己擴(kuò)增的PCR產(chǎn)物加入瓊脂糖凝膠中，使他們能夠充分體會到分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作是微量的，需要準(zhǔn)、穩(wěn)。然后，從瓊脂糖凝膠電泳中確定擴(kuò)增出目的DNA片段的PCR樣品，用以進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。這樣，不但可以提高同學(xué)參與實(shí)驗(yàn)的熱情和興趣，而且可以避免以小組為單位實(shí)驗(yàn)時操作失敗導(dǎo)致后續(xù)實(shí)驗(yàn)受影響的現(xiàn)象。

二、改進(jìn)課堂講授方式，培養(yǎng)工科學(xué)生分析和解決問題能力

（一）培養(yǎng)學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力

分子生物學(xué)是一項(xiàng)精巧的技術(shù)，其發(fā)展速度快，大量新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，而課堂上時間有限，僅能實(shí)踐學(xué)習(xí)一些基礎(chǔ)的分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)。在這有限的過程中，讓學(xué)生形成分析問題和解決問題的能力，以應(yīng)用于未來的科研或者生產(chǎn)過程中，這對于學(xué)生的發(fā)展更有長足發(fā)展意義。分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)操作需要“心靈手巧”。“心靈手巧”則可一次操作成功，否則多次重復(fù)操作仍不能獲得理想結(jié)果。所謂“心靈”是指學(xué)生需要充分理解實(shí)驗(yàn)原理，掌握操作注意事項(xiàng)。例如，讓學(xué)生懂得分子生物學(xué)操作要注意避免環(huán)境以及人所攜帶的酶類對操作對象（如DNA、RNA）的降解作用；同時，實(shí)驗(yàn)過程中用到的試劑極為微量，多一點(diǎn)、少一點(diǎn)可能就導(dǎo)致成倍數(shù)的誤差。這不僅可避免他們課堂上實(shí)驗(yàn)的失敗，在未來進(jìn)行其他實(shí)驗(yàn)時還可以事先設(shè)想出操作的注意事項(xiàng)，形成分析問題的習(xí)慣和能力。即使在不能獲得理想實(shí)驗(yàn)結(jié)果時，引導(dǎo)其分析實(shí)驗(yàn)操作過程失誤的原因，提出改進(jìn)的辦法，可培養(yǎng)他們獨(dú)立思考和解決問題的能力。這正可達(dá)到“授人以魚，不如授人以漁”的效果。所謂“手巧”則要求學(xué)生有較高的動手能力。我們將操作要領(lǐng)總結(jié)成口訣的形式，并對口訣進(jìn)行詳細(xì)的解釋。例如，在進(jìn)行感受態(tài)細(xì)胞制備的實(shí)驗(yàn)中，用“冷”、“輕”兩個字概括其操作的要領(lǐng)，也就是所有操作盡量在冰上進(jìn)行，并輕柔操作防止這種處于脆弱狀態(tài)的細(xì)胞破碎，以充分保證細(xì)胞的活性。這樣既容易讓學(xué)生理解，又方便他們記憶。此外，第一次操作過程難免出現(xiàn)各種問題，鼓勵學(xué)生多加練習(xí)，熟能生巧，在實(shí)踐中掌握真知。這對于培養(yǎng)同學(xué)的耐心和毅力，在未來勝任更為復(fù)雜的工作同樣重要。

（二）培養(yǎng)學(xué)生具有“量”的工程概念endprint

工科學(xué)校有為企業(yè)提供工程人才的義務(wù)。工業(yè)上追求高產(chǎn)量、高轉(zhuǎn)化率、高生產(chǎn)速率，利用分子生物學(xué)改造生物體，也是為了追求這三高。因此，我們在教學(xué)過程中應(yīng)為學(xué)生灌輸“量”的概念。例如，讓學(xué)生懂得所獲得的重組酶，酶活越高越有應(yīng)用價值，而所應(yīng)用的底物價格越低越有利于工業(yè)應(yīng)用。此外，讓同學(xué)懂得生命體是復(fù)雜的，在不同環(huán)境下表現(xiàn)出的性能也不一樣，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)摸索可獲得一個最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)條件，從而將產(chǎn)量提高。進(jìn)一步通過提問和布置課后思考題的方式，引導(dǎo)學(xué)生利用已學(xué)知識并通過查閱文獻(xiàn)，設(shè)計、改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，展望未來可進(jìn)行研究的方向，這也有助于學(xué)生在未來快速適應(yīng)企業(yè)科研、生產(chǎn)等工作。

三、改進(jìn)考核機(jī)制，綜合評價學(xué)習(xí)效果

以往教學(xué)多以實(shí)驗(yàn)報告形式進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課的考核，但往往發(fā)現(xiàn)多份同一版本的實(shí)驗(yàn)報告。這些抄襲別人實(shí)驗(yàn)報告的同學(xué)顯然不能完全掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。另一方面，有的同學(xué)實(shí)驗(yàn)報告寫的非常仔細(xì)、全面，但實(shí)驗(yàn)操作過程并不理想。因此，僅憑實(shí)驗(yàn)報告的質(zhì)量不能夠綜合評價同學(xué)對實(shí)驗(yàn)的掌握程度。

針對上述問題，我們對實(shí)驗(yàn)考核機(jī)制進(jìn)行了改進(jìn)，增加以下考核方式：首先，在課堂上進(jìn)行提問，考察學(xué)生的預(yù)習(xí)情況和對以往知識的掌握情況，并進(jìn)行評分。其次，實(shí)驗(yàn)過程中為每個學(xué)生對操作注意事項(xiàng)的理解程度、操作的熟練程度以及獲得結(jié)果的好壞程度進(jìn)行評分，避免了不動手、靠同組同學(xué)做實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象，提高了學(xué)生實(shí)驗(yàn)的積極性。再次，對實(shí)驗(yàn)報告中實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、分析清晰以及對思考題討論詳盡、有創(chuàng)新思路的同學(xué)給予加分。促使學(xué)生通過查閱資料解決問題，增強(qiáng)其學(xué)習(xí)主動性和分析問題的能力，也可減少實(shí)驗(yàn)報告抄襲的現(xiàn)象。

總之，通過分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)的教學(xué)過程，引導(dǎo)、鼓勵學(xué)生通過網(wǎng)絡(luò)資源、圖書館資源進(jìn)行擴(kuò)展學(xué)習(xí)，促進(jìn)學(xué)生開闊思路，形成創(chuàng)新性思維，形成連貫、有序的研究思路。同時，引導(dǎo)學(xué)生形成產(chǎn)量意識和工業(yè)化的思維方式，對其今后在科研和工程領(lǐng)域的發(fā)展都有幫助。

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